2 Материалдың жылу өткізгіштігің эксперименталды анықтау әдістемесі

Осы жұмыста сусымалы материалдың жылу өткізгіштігі цилиндірлік қабат әдіспен (құбыр) анықталады.

Әдіс маңызы, сынаулы материалға цилиндрлік құбыр формасын беруден тұрады. Құбыр ортасында ұзындығынан біркелкі электрқыздырғыш орналаскан, және де құбырдың ұзындығы оның диаметірінен 30 есе көп болу керек, зерттелетің материал қабаты арқылы біртүрлі жылулық ағынды жасау үшін. Құбыр шеттері арқылы жылулық шығынды азайту үшін олар жылуизоляцияланады. Егер құбыр шеттері арқылы жылулық шығындарды есепке алмаса, онда зерттеу материал арқылы өтетін жылулық ағынды, электроқыздырғыш қолданылатын тікелей қуатты өлшеу жолымен немесе ток күші және қыздырғыштың электр кернеуінің құлауы мөлшері арқылы табуға болады

, Вт (1.4)

Зерттеулі материалдың жылу өткізгіштігі (1.3) теңдеуден табылады

, (1.5)

мұнда l – зерттеу материалдағы цилиндрлік қабаттың ұзындығы, м;

d₁ және d₂ – цилиндрлік қабаттың ішкі және сыртқы диаметрлері, м;

және – цилиндрлік қабаттың ішкі және сыртқы беттерінің орташа арифметикалық температуралары.

3 Зертханалық қондырғының суреттемесі

Тәжірибелі қондырғы сыртқы металдан жасалған құбырдаң 1 тұрады, d₂ диаметрімен, оның ішінде концентриялық түрде металдық құбыр 2 орналасқан, диаметр d₁, екі құбыр арасында зерттейтін сусымалы материял 3 орналасқан (сурет 1.2). Құбырдың қабаттарына термопаралардың екі ыстық денекерлері 4 орналасқан (бір құбырға үш термопарадаң). Құбыр 2- нің ішінен керамикалық құбыр 5 орналасқан және оның ішінде электрқыздырғыш орналасқан. Электрқыздырғыштың қуаты ваттметр 7 мен өлшенеді, ол лабораториялық автотрансформатор ЛАТР көмегімен іске асырылады. Температураны милливольтметрмен 8 өлшенеді. Ол кезекпен әр бір термопараға ауыстырып қосқыш арқылы қосылады. Құбырдың шеттері әдилеп істелінген қақпақтармен жылуизоляцияланған 10.

Сурет 1.2-Зертханалық қондырғы

4 Жұмысты іске асыру тәртібі

1. Зертханалық қондырғының құрал-жабдықтарымен танысу.

2. Мұғалім қолдаумен электр көректенуді қосу және қыздырғыштың берілген қуатың орнықтыру.

3. Қосқыштың 9 көмегімен милливольтметрді қосу және стационарлық жылу тәртіп болғаның тосу, оны милливольтметрдің көрсетілуі уақытпен өзгермейтіңдігі көрсетеді.

4. Келесі мөлшерлерді өлшеу керек:

а) ішкі құбырдың температуралары Т₁, Т₂ және Т₃;

б) сыртқы құбырдың температуралары Т₄, Т₅ және Т₆;

в) электрожылытқыштың қуатың Р, Вт, немесе ток күші I, A, және кернеудің құлауың U, В;

г) қондырғыда көрсетілген геометриялық мөлшерлерді d₁, d₂, l, м, жазу керек.

5. Өлшемдердің нәтижесін өндеу кезінде мыналарды санау шығару қажет:

а) ішкі құбырдың температурасының орташа шамасы

,

және сыртқы құбырдың

;

б) зерттеулі материалдың орташа температурасы

;

в) материалдың жылуөткізгіштігін (1.5) формула бойынша анықтайды;

6. Тәжірибені үш рет орындау керек, қыздыру қуатың ЛАТР көмегімен өзгертіп және ваттметр немесе вольтметр көрсеткіштері арқылы (мысалы U=50, 70 және 100 В);

7. Барлық өлшеулерді және есептердің нәтижелерің 1.2 кестеге еңгізу керек;

Кесте 1.2 - Өлшеу нәтижелері

№п/п

I, A

U, B

Ф=Р, Вт

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т6

Т мат

, Вт/(м.К)

п() %

К

1

50

2

70

3

100

8. Материалдың жылуөткізгіштігінің температурадан тәуелділігің график арқылы көрсету керек ;

9. Жылуөткізгіштіктің шектік қателігің анықтау қажет _n(λ).

,

мұнда - кернеуі өлшемдігінің абсолюттік қателігі;

k_U – прибордың сынып дәлдігі;

U _ном=220 В – кернеуінің номиналдық шамасы;

- ток өлшемдігінің абсолюттік қателігі;

I_ном= 2 А – токтың номиналдық шамасы;

l= 5 мм – ұзындық өлшемдігінің абсолюттік қателігі;

l=0,72 м – құбырдың жұмыс учаскенің ұзындығы,

- температура өлшемдігінің абсолюттік қателігі;

Т_ном=150C – температураның номиналдық шамасы, беріледі;

d=1 мм –диаметр өлшемдігінің абсолюттік қателігі;

d₁ = 0,02 м – ішкі құбырдың диаметрі;

d₂ = 0,036 м сыртқы құбырдың диаметрі.

Жұмыс қортындысы

Жұмыс қортындысы жұмыс мақсатынан, эксперименталды әдістеменің қысқаша конспектісінең, зертханалық қондырғының схемасынан, графиктен λ=f(T_мат), кестеден және қажетті есептерден тұру керек.